王春溪，張桂芹

(華北電力大學(xué)工商學(xué)院，北京102206)

0 前言

聊城發(fā)電廠一期工程安裝兩臺(tái)600 MW燃煤機(jī)組，分別于2002年9月11日和2003年8月2日投入試生產(chǎn)。1號(hào)機(jī)組在2005年10月，機(jī)組突然出現(xiàn)真空快速下降，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)管道疏水?dāng)U容器水封泄漏。因管擴(kuò)水封封閉在水泥基礎(chǔ)之內(nèi)，造成了在線(xiàn)處理及徹底處理問(wèn)題的難度。

1 凝汽器真空對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響

1.1 凝汽器真空的成因

凝汽器形成真空的成因是，由于汽輪機(jī)的排汽被冷卻成凝結(jié)水，其比容急劇縮小。如蒸汽在絕對(duì)壓力4 kPa時(shí)，蒸汽的體積比水容積大3萬(wàn)多倍。當(dāng)排汽凝結(jié)成水后，體積就大為縮小，使凝汽器汽側(cè)形成高度真空，它是汽水系統(tǒng)完成循環(huán)的必要條件。正是因?yàn)槟鲀?nèi)部為極高的真空，所以所有與之相連接的設(shè)備都有可能因?yàn)椴粐?yán)而往凝汽器內(nèi)部漏入空氣，加上汽輪機(jī)排汽中的不凝結(jié)氣體，如果不及時(shí)抽出,將會(huì)逐漸升高凝汽器內(nèi)的壓力值，真空下降，導(dǎo)致蒸汽的排汽焓值上升，有效焓降降低，汽輪機(jī)蒸汽循環(huán)的效率下降。真空每下降1 kPa，機(jī)組的熱耗將增加70 kj/kw，熱效率降低1.1%。射水抽氣器或水環(huán)真空泵的作用就是抽出凝汽器的不凝結(jié)氣體，以維持凝器的真空。

1.2 真空嚴(yán)密性差的危害

汽輪機(jī)真空嚴(yán)密性差的危害主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面，一是真空嚴(yán)密性差時(shí)，漏入真空系統(tǒng)的空氣較多，射水抽氣器或水環(huán)真空泵不能夠?qū)⒙┤氲目諝饧皶r(shí)抽走，機(jī)組的排汽壓力和排汽溫度就會(huì)上升，這無(wú)疑要降低汽輪機(jī)組的效率，增加供電煤耗，并可能威脅汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，另一方面，由于空氣的存在，蒸汽與冷卻水的換熱系數(shù)降低，導(dǎo)致排汽與冷卻水出水溫差增大。二是當(dāng)漏入真空系統(tǒng)的空氣雖然能夠被及時(shí)地抽出，但需增加射水抽氣器或真空泵的負(fù)荷，浪費(fèi)廠用電及工業(yè)用水。三是由于漏入了空氣，導(dǎo)致凝汽器過(guò)冷度過(guò)大，系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性降低，凝結(jié)水溶氧增加，可造成低壓設(shè)備氧腐蝕。

對(duì)于汽輪機(jī)來(lái)說(shuō)，真空的高低對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性有著直接的關(guān)系，真空高，排汽壓力低，有效焓降較大，被循環(huán)水帶走的熱量越少，機(jī)組的效率越高，當(dāng)凝汽器內(nèi)漏入空氣后，降低了真空，有效焓降減少，循環(huán)水帶走的熱量增多。通過(guò)凝汽器的真空嚴(yán)密性試驗(yàn)結(jié)果，可以鑒定凝汽器的工作好壞，以便采取對(duì)策消除泄漏點(diǎn)。

因真空系統(tǒng)的漏空氣量與負(fù)荷有關(guān)，負(fù)荷不同，處于真空狀態(tài)的設(shè)備、系統(tǒng)范圍不同，凝汽器內(nèi)真空也不同，漏空氣量也不同，而且相同的空氣漏量，在負(fù)荷不同時(shí)真空下降的速度也不一樣。為此，做真空嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)，負(fù)荷應(yīng)在80%額定負(fù)荷(有的機(jī)組是在額定負(fù)荷)下進(jìn)行。真空下降速度小于0.4 kpa/min為合格，超過(guò)時(shí)應(yīng)查找原因。另外，在試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)真空低于87 kpa，排汽溫度高于60℃時(shí)，應(yīng)立即停止試驗(yàn)，恢復(fù)原運(yùn)行工況。

2 凝汽器真空下降原因

凝汽器真空下降是汽輪機(jī)運(yùn)行的常見(jiàn)典型故障之一。造成凝汽器真空下降的原因很多，真空系統(tǒng)嚴(yán)密性差是其重要原因。

2.1 真空急劇惡化的原因分析及對(duì)策

(1)循環(huán)水中斷。射水抽氣器的水源是經(jīng)循環(huán)水泵出口門(mén)后的一個(gè)循環(huán)水分支，當(dāng)發(fā)生廠用電中斷、循環(huán)水泵電機(jī)跳閘、循環(huán)水管爆裂等現(xiàn)象時(shí)，都可導(dǎo)致循環(huán)水中斷，造成真空下降。為保證循環(huán)泵的正常運(yùn)行和維持射水泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在運(yùn)行中應(yīng)將1號(hào)，2號(hào)機(jī)組的循環(huán)水聯(lián)絡(luò)門(mén)處于開(kāi)啟備用狀態(tài)，這樣當(dāng)一臺(tái)機(jī)組的泵發(fā)生故障時(shí)，可用另一機(jī)組的循環(huán)泵作備用。此外，每臺(tái)機(jī)組有兩臺(tái)射水泵，一臺(tái)使用一臺(tái)備用。將1號(hào)，2號(hào)機(jī)組的射水出口母管加以連接，4臺(tái)設(shè)備互為備用，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

(2)軸封供汽中斷。汽封壓力調(diào)整器失靈、汽封系統(tǒng)進(jìn)水等，都可使軸封供汽中斷，這樣導(dǎo)致大量空氣漏入排汽缸，使凝汽器真空急劇下降。此時(shí)應(yīng)迅速將均壓箱的新汽入口門(mén)開(kāi)啟少許，保證排汽缸信號(hào)管有少許蒸汽冒出。而汽封系統(tǒng)進(jìn)水則應(yīng)視具體情況酌情對(duì)待，嚴(yán)重時(shí)應(yīng)打閘停機(jī)。

(3)抽氣器故障。抽氣器為射水式抽氣器，當(dāng)射水泵失壓或射水系統(tǒng)破裂，都將使抽氣器發(fā)生故障。此時(shí)要盡快切換備用泵，及時(shí)檢修；如系統(tǒng)管道故障，應(yīng)視情況采取應(yīng)急措施或停機(jī)處理。

(4)凝汽器故障。凝汽器管泄漏、凝結(jié)水故障或運(yùn)行人員維護(hù)不當(dāng)，都可以造成凝汽器滿(mǎn)水而導(dǎo)致真空下降。

(5)真空系統(tǒng)大量泄漏。由于真空系統(tǒng)管道或閥門(mén)零件破裂損壞，引起大量空氣漏入凝汽器，這時(shí)應(yīng)盡快找出泄漏處，設(shè)法采取應(yīng)急檢修措施堵漏，否則應(yīng)停機(jī)檢修。

(6)冬季運(yùn)行問(wèn)題。在冬季運(yùn)行，利用限制凝汽器冷卻水入口流量保持汽輪機(jī)排汽溫度，致使冷卻水流速過(guò)低而在凝汽器冷卻水出口管上部形成氣囊，阻止冷卻水的排出。如處理不及時(shí)，將會(huì)迫使機(jī)組停機(jī)。

2.2 真空緩慢下降的原因分析及對(duì)策

(1)真空系統(tǒng)不嚴(yán)密。該故障通常表現(xiàn)為汽輪機(jī)同一負(fù)荷下的真空值比正常時(shí)低，并穩(wěn)定在某一真空值，隨著負(fù)荷的升高凝汽器真空反而升高。真空系統(tǒng)嚴(yán)密程度與泄漏程度可以通過(guò)定期真空系統(tǒng)嚴(yán)密性試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。若確認(rèn)真空系統(tǒng)不嚴(yán)密，則要仔細(xì)找出泄漏處，可用蠟燭或?qū)Ｓ玫臋z漏儀器檢測(cè)，并及時(shí)消除。

(2)凝汽器水位高。凝汽器水位升高往往是因?yàn)槟Y(jié)水泵運(yùn)行不正?；蛩糜泄收?，使水泵負(fù)荷下降所致。必要時(shí)啟動(dòng)備用水泵，將故障泵停下進(jìn)行檢修。若檢查出凝結(jié)水硬度大或加熱器水位高，可以判斷凝汽器或加熱器銅管破裂導(dǎo)致凝汽器水位升高。此外凝結(jié)水再循環(huán)門(mén)也能造成凝汽器水位高，應(yīng)多方面綜合考慮。

(3)循環(huán)水量不足。相同負(fù)荷下(指排汽量相同)，若凝汽器循環(huán)水出口溫度上升，即進(jìn)出口溫差增大，說(shuō)明凝汽器循環(huán)水量不足，應(yīng)檢查循環(huán)水泵工作有無(wú)異狀，檢查循環(huán)水泵出口壓力、凝汽器水室入口水壓和循環(huán)水進(jìn)口水位，檢查進(jìn)口濾網(wǎng)有無(wú)堵塞。

(4)抽氣器工作不正常或效率降低。這種情況可看出凝汽器端差增大，主要檢查抽氣器的水壓是否正常，射水泵的工作電流、抽氣器真空系統(tǒng)嚴(yán)密性如何，有條件可試驗(yàn)抽氣器的工作能力和效率。

(5)凝汽器銅管結(jié)垢。凝汽器銅管結(jié)垢，致使汽水熱交換效率降低，端差增大，凝汽器真空降低。

另外由自然條件決定，且隨季節(jié)而變化。采用循環(huán)供水方式時(shí)，冷卻水溫度主要由大氣溫度及當(dāng)?shù)卮髿庵邢鄬?duì)濕度所決定，同時(shí)冷卻系統(tǒng)運(yùn)行得好壞，冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及循環(huán)水的冷卻設(shè)備在運(yùn)行中維護(hù)調(diào)整得好壞，對(duì)冷卻水入口溫度也有較大影響。

3 聊城發(fā)電廠真空下降案例分析

3.1 故障情況

2005年10月7 日22:30，聊城發(fā)電廠1號(hào)機(jī)組真空由94.85/94.65 kPa開(kāi)始下降，22:45啟動(dòng)1A、1B真空泵，真空下降至90.91/90.89kPa維持不住，23:23啟動(dòng)1C循環(huán)水泵。23:38，1號(hào)機(jī)真空由90.89/90.18 kPa快速下降至86.87/86.55kPa(81 kPa跳機(jī))，手跳1A、1D磨煤機(jī)，負(fù)荷最低降至320 MW。23:49，手動(dòng)開(kāi)啟1號(hào)機(jī)冷再、主蒸汽至管擴(kuò)疏水門(mén)，檢查發(fā)現(xiàn)1號(hào)機(jī)管擴(kuò)底部漏汽，真空由86.37/85.39 kPa升至96.53/96.55 kPa。真空下降原因?yàn)?1號(hào)機(jī)管擴(kuò)底部水封泄漏，導(dǎo)致空氣泄漏至真空系統(tǒng)。

為維持機(jī)組真空，爭(zhēng)取在線(xiàn)處理的時(shí)間，手動(dòng)開(kāi)啟了1號(hào)機(jī)冷再、主蒸汽至管擴(kuò)疏水門(mén)(此疏水管道接至管道疏水?dāng)U容器)，投入管擴(kuò)減溫水，利用蒸汽封住漏點(diǎn)，真空由86.37/85.39 kPa升至96.53/96.55 kPa，機(jī)組維持正常運(yùn)行。

因管擴(kuò)水封封閉在水泥基礎(chǔ)之內(nèi)，無(wú)法對(duì)其內(nèi)部的滲漏點(diǎn)進(jìn)行在線(xiàn)處理。首先采取了將管擴(kuò)水封套筒與水封間隙堵塞，然后用水泥澆注封堵，阻止空氣通過(guò)管擴(kuò)水封進(jìn)入真空系統(tǒng)。在封堵起作用后，只保留高排逆止門(mén)前疏水一只疏水閥的開(kāi)度，并根據(jù)真空情況進(jìn)行了節(jié)流，同時(shí)根據(jù)管擴(kuò)的溫度投入適量的減溫水。

3.2 原因分析

管擴(kuò)水封筒壁采用￠426×11 mm不銹鋼管，而水封底部采用5 mm厚的不銹鋼板焊接為封頭。該封頭深埋在地下4 m處，由施工單位據(jù)設(shè)計(jì)院圖紙加工，未進(jìn)行任何補(bǔ)強(qiáng)措施，而管擴(kuò)在開(kāi)停機(jī)過(guò)程中承受主汽、熱再冷段、熱再熱段的管道疏水，疏水量大、參數(shù)高，在疏水水流的沖擊下焊口造成疲勞裂紋，進(jìn)而造成水封外漏(在水封正壓下)或內(nèi)漏真空。封頭泄漏后，外部空氣在真空的作用下被吸入凝汽器，造成機(jī)組真空下降。

3.3 處理情況

3.3.1 在線(xiàn)處理方案

10月8日對(duì)管擴(kuò)水封進(jìn)行了充塞井筒(即水封外壁與水泥內(nèi)鋼套管之間的井筒)，外包混凝土進(jìn)行臨時(shí)封堵，真空暫時(shí)恢復(fù)正常。

因此處的真空度高，抽吸能力強(qiáng)，僅僅靠水泥基礎(chǔ)封堵，不能維持長(zhǎng)期運(yùn)行，10月8月后又采取了進(jìn)一步的封堵措施:利用真空檢漏儀對(duì)封堵的混凝土進(jìn)行全面檢查，對(duì)查出的漏點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步處理。將混凝土墩裂紋泄漏處清理出干凈整潔的界面，如圖1中紅線(xiàn)部分，沿裂紋方向開(kāi)鑿密封V形斜坡，并清理干凈，用BJZ-1粘接堵漏密封劑和耐勞高溫密封膠進(jìn)行封堵。同時(shí)在混凝土外部整體包裹耐溫玻璃膠，加強(qiáng)封堵層的阻隔作用。

圖1 封堵照片

該缺陷未徹底處理完前，運(yùn)行部門(mén)擬定了專(zhuān)項(xiàng)運(yùn)行操作措施，保證管擴(kuò)不超壓、向凝結(jié)器內(nèi)泄漏蒸汽不超溫危及系統(tǒng)的安全。同時(shí)加強(qiáng)高速混床的運(yùn)行方式調(diào)整，及時(shí)進(jìn)行混床的再生，加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)，保證給水及爐水水質(zhì)合格。

3.3.2 水封外移方案

為徹底解決此設(shè)備因患，利用11月份機(jī)組調(diào)停機(jī)會(huì)對(duì)管擴(kuò)水封進(jìn)行了外移，廢棄原水封，在外部重新進(jìn)行了安裝。

外移的原因:管擴(kuò)水封深埋在地下管擴(kuò)水泥基礎(chǔ)內(nèi)，共長(zhǎng)4 m，如果挖出焊補(bǔ)，必須破壞管擴(kuò)支撐基礎(chǔ)，而上部的管擴(kuò)無(wú)法固定，存在很大的施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，管擴(kuò)又被層層疊疊的高壓疏水集管與凝結(jié)器、柱樁包圍，移出的工作量過(guò)大，短時(shí)也無(wú)法完成。經(jīng)研究決定采用水封外移的方案，不僅各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合原設(shè)計(jì)要求而且便利了將來(lái)的維護(hù)。

據(jù)原圖及計(jì)算數(shù)據(jù)制作新水封，水封底部堵板改用焊接加工封頭，管道根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行布置。在原管擴(kuò)平臺(tái)東南側(cè)東側(cè)凝汽器坑作水泥基礎(chǔ)，頂部予埋厚度為12mm的鋼板并生根。在原水封平臺(tái)南側(cè)墻壁上用M20膨脹螺絲將厚度為12mm的鋼板固定并做牛腿支架生根，外側(cè)做四方框架將新水封固定好。

3.4 處理后的效果

管擴(kuò)水封重新施工后，2005年11月21日條停開(kāi)機(jī)投入運(yùn)行，機(jī)組疏水通暢、真空良好。12月份平均真空98.8 kPa，恢復(fù)到正常運(yùn)行水平。